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潘安练教授领衔的省自然科学基金创新研究群体在低阈值纳米激光研究上取得重要进展
湖南省科学技术厅门户网站
发布时间：
2013-03-13 00:00
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最近，在省自然科学基金创新研究群体和杰出青年基金项目等课题的支持下，湖南大学物理与微电子科学学院潘安练教授领导的纳米光子学材料与器件研究小组在低阈值纳米激光器研究上取得了重要进展。该研究成果近期被纳米科技领域标志性期刊《Nano Letters》(IF:13.198)接收发表。（http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl3047893）。
低阈值激光器在光信息处理和光通信等多领域有着广泛的应用。发展低阈值纳米激光光源对于实现基于高密度光子集成芯片的新型光信息处理和运算技术具有极其重要的意义。普通的半导体纳米线，由于自吸收损耗和低的端面反射率导致激光阈值很高，研究人员一直没有找到有效的解决办法。潘安练教授指导的博士生郭鹏飞等，利用了一种基片移动式纳米线生长技术，通过材料在微纳尺度的能带设计和生长控制，可控的制作了一种新型的能带对称分布的一维纳米结构(Symmetrically bandgap-graded Nanowires)。成功的解决了由于自吸收导致的能量损耗问题。
这种一维纳米结构由发红光（中间）到发绿光（两端）的半导体材料沿长度方向递变组成，在激光照射下呈现出独特的梯度对称结构（图1左）。由于纳米线独特的能带结构，在脉冲激光激发下，发出的光沿微腔向两端传输过程中，自吸收损耗很低，随着激发强度的不断增大最终形成增益，发射出激光（图1右）。研究发现，对比于组分均一的纳米线（Composition-homogeneous Nanowires），能带对称纳米线激射阈值大大降低。这一发现将在集成纳米光子技术领域有着重要的应用前景。
组分对称递变纳米线、带隙结构以及光波导示意图（左图），基于单纳米结构的激射光谱（右图）
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